CN103532263A - 永磁电动机 - Google Patents

Abstract

本实施方式的永磁电动机具备：具有由软磁体形成的定子铁芯以及卷绕于定子铁芯的线圈的定子；和具有永久磁铁的转子。定子铁芯具备：由个体绝缘并在旋转轴方向上被层积固定的钢板构成的铁芯部；和由压粉铁芯构成的稍部。铁芯部具备：环状的路径部；和，通过路径部被磁性连接并从路径部沿径向延伸的多个凸极部。稍部安装于凸极部的顶端，是旋转轴方向的至少一方的端部比凸极部的旋转轴方向的端部更向旋转轴方向凸出的形状，并具有沿径向延伸的一个或多个凸部。在凸极部的顶端侧的面上形成有可收纳稍部的凸部的凹部。稍部的凸部被收纳于凸极部的凹部，由此稍被部安装于铁芯部。

Description

永磁电动机

技术领域

本发明的实施方式涉及永磁电动机。

背景技术

在由具有定子铁芯以及卷绕于定子铁芯的线圈的定子和具有永久磁铁的转子构成的永磁电动机中，考虑了将压粉铁芯（压粉磁芯）用作定子铁芯的构成（例如，参照日本专利公开2007－110862号，日本专利公开2008－245362号等）。压粉铁芯为分别使磁性粉末绝缘并对其进行加压成形而成的材料，具有成形的自由度高且小型化较容易的优点。但是，一般，压粉铁芯与一直以来被用作定子铁芯的硅钢板等相比，磁阻大。因此，若用于磁路长的路径部分，则交链磁通量降低。由此，通过将压粉铁芯用于定子铁芯的构成，很难有效地减少损失（铁损以及铜损）。

发明内容

因此，提供一种采用将压粉铁芯用于定子铁芯的构成，并能够减少损失的永磁电动机。

本实施方式的永磁电动机具备：定子，具有由软磁体形成的定子铁芯以及卷绕于定子铁芯的线圈；以及转子，具有永久磁铁。定子铁芯具备：铁芯部，由被个体（日文：単体）绝缘并沿旋转轴方向层积固定的钢板构成的铁芯部；以及由压粉铁芯构成的稍（日文：チップ）部。铁芯部具备：环状的路径部；以及多个凸极部，通过路径部被磁性连接并从路径部沿径向延伸。稍部被安装于凸极部的顶端，是其旋转轴方向上的至少一方的端部为比凸极部的旋转轴方向上的端部更向旋转轴方向凸出的形状，并具有沿径向延伸的一个或多个凸部。在凸极部的顶端侧的面上形成有能够收纳稍部的凸部的凹部。稍部的凸部被收纳于凸极部的凹部，由此稍部被安装于铁芯部。

附图说明

图1表示第一实施方式，其为压缩机的部分剖面的侧视图。

图2为从压缩机的上面观察的俯视图。

图3为表示电动机的定子的一部分的立体图。

图4中的（a）为从上面观察转子的一部分以及定子的一部分的俯视图。

图4中的（b）为表示被层积铁芯会聚的磁通量的图。

图5中的（a）为表示以往技术的、相当于图4中的（a）的图。

图5中的（b）为表示以往技术的、相当于图4中的（b）的图。

图6为表示第二实施方式的、相当于图1的图。

图7为表示第三实施方式的、相当于图3的图。

具体实施方式

以下，参照附图，对适用了本发明的永磁电动机的压缩机的多个实施方式加以说明。另外，在各实施方式中，对实质上相同的构成赋予相同的符号并省略说明。此外，图1中的上下方向相当于旋转轴方向（轴方向），左右方向相当于径向。

（第一实施方式）

以下，参照图1～图3，对第一实施方式加以说明。

图1以及图2所示的压缩机1被用于空气调节器（以下，也称为空调）。压缩机1具备容器2、盖3、脚部4等。另外，在图1中，对于压缩机1的一部分，以形成平行于旋转轴方向的剖面图的方式进行剖切并加以表示。

容器2是对铁板进行深拉深并形成筒状的结构。在容器2的上部存在开口。盖3是与容器2同样形成的。以盖住容器2的上部开口的方式安装盖3。脚部4几乎形成三角形的板状。脚部4包含三个橡胶制的设置部4a～4c。脚部4例如通过焊接被固定于容器2的下端部。在盖3的上部中央附近设有冷媒的流入口5。此外，在容器2的下半部设有冷媒的排出口6。在将包含压缩机1的各零部件组装为空调（组装完成）时，配管与流入口5以及排出口6连接，形成密闭空间。

在压缩机1内装有电动机7。电动机7为内齿轮型（内转型）永磁电动机。电动机7为在转子8的外周侧以及定子9的内周侧之间存在空隙（间隙）的径向间隙电动机。电动机7的转子8由旋转轴10、防冷媒部件11、转子铁芯12、永久磁铁13、转子上盖14、转子下盖15等构成。旋转轴10为铁制，并位于电动机7的中央。旋转轴10被可旋转地支撑于容器2内的压缩机机构（未作图示）。在旋转轴10的上端嵌合并固定有防冷媒部件11。通过防冷媒部件11的存在，从流入口5流入的冷媒被分路到外周部。

转子铁芯12是对硅钢板进行层积固定而形成的。转子铁芯12形成圆筒状。在转子铁芯12的中央形成有圆形孔。在转子铁芯12的上述孔插入并固定有旋转轴10。此外，如图2所示，在转子铁芯12形成有用于分别插入四个永久磁铁13的四个孔16。另外，在图2中，省略盖3、防冷媒部件11以及转子上盖14的图示。形成于转子铁芯12的孔16的剖面为C字形，其凸面与旋转轴10对置。

永久磁铁13例如由锶铁氧体构成。永久磁铁13的剖面形成与孔16相同的形状（C形）。四个永久磁铁13分别被插入四个孔16。即，四个永久磁铁13被配置为凸面与旋转轴10对置（反圆弧配置）。四个永久磁铁13被配置为C形的凸面以及凹面成为彼此不同的磁极，且在圆周方向上相邻的磁铁之间形成反极。在转子铁芯12的轴方向的两端分别固定有呈圆盘状的黄铜制的转子上盖14以及转子下盖15。通过转子上盖14以及转子下盖15的存在，防止永久磁铁13的脱落。

电动机7的定子9由定子铁芯17、绕线管18、线圈19等构成。定子铁芯17具有层积铁芯20（相当于铁芯部）以及六个稍部21。层积铁芯20是对硅钢板（相当于钢板）进行层积固定而形成的。层积铁芯20形成定子铁芯17的外周部分。层积铁芯20沿着容器2的内面设置。层积铁芯20具备六个齿22（相当于凸极部）以及环状的磁轭23（相当于路径部）。六个齿22位于层积铁芯20的内周侧。磁轭23位于层积铁芯20的外周侧，并磁性连接各齿22。齿22成为从磁轭23的内周面向转子8放射状地延伸的形状。在本实施方式中，在圆周方向上彼此等角度间隔地配置各齿22。

在齿22的顶端（转子8侧的端部）分别设有稍部21。稍部21是通过相对于空间来说无方向性的压粉铁芯形成的。稍部21的剖面为梯形，内周侧的圆周方向的宽度尺寸比外周侧的宽度尺寸大。稍部21的内周侧的面形成介由空隙与转子铁芯12的外周侧的面对置的形状（圆弧状）。稍部21的外周面的一部分与齿22的顶端（内周侧）的面相切，它们的宽度尺寸相同。

如图1所示，齿22的顶端部分（与稍部21接触的部分）的轴方向长度ha被设定为比稍部21的内周的空隙面（内周侧的面）的轴方向长度hb短。此外，稍部21的轴方向长度hb被设定为与转子8的永久磁铁13的轴方向长度hc相同。即，轴方向长度ha、hb以及hc存在下述（1）式所示的关系。

ha＜hb＝hc…（1）

而且，稍部21安装于齿22的顶端，并使得其轴方向的两端比齿22的轴方向的各端部更向轴方向凸出。

在齿22分别嵌合有由PET（polyethylene terephthalate，聚对苯二甲酸乙二醇酯）树脂形成的六个绕线管18。在绕线管18分别卷绕线圈19。线圈19例如由具有绝缘外皮的铜线构成。以对角的线圈之间（介由旋转轴10而对置的线圈之间）成为同相的方式，对线圈19进行三相接线。

接下来，参照图3，对定子9的磁路加以说明。在稍部21形成有凸部24，该凸部从其外周面向外周方向（径向）延伸且沿轴方向呈直线状延伸。凸部24的内周侧的剖面形成矩形，其外周侧的剖面形成圆形。凸部24设于与层积铁芯20的齿22接触的部位（接触部分）。即，稍部21中，凸部24不存在于比齿22更向轴方向凸出的部分。在层积铁芯20的齿22的顶端（内周侧的端）侧的面形成有沿轴方向延伸的槽状的凹部25。凹部25成为可无间隙地（以紧密接触的状态）收纳稍部21的凸部24的空间。凸部24被收于凹部25并被固定，由此，在层积铁芯20的齿22的顶端安装稍部21。

作为在齿22安装稍部21的方法（制造方法），例如可以采用如下的方法。即为如下的制造方法：在对作为稍部21的压粉铁芯进行加压成形时，将层积铁芯20中的至少齿22的一部分放入此压粉铁芯的成形模具的内部并一体成形。由此，将稍部21固定于层积铁芯20的齿22。

另外，凸部24以及凹部25成为如上所述的形状是为了增强稍部21以及齿22的结合，并防止稍部21的脱出。因此，若为能够获得防脱效果的形状，则凸部24以及凹部25的形状可以适当地变更。例如，作为凸部24的外周侧的剖面形状，也可为矩形或倒锥形（梯台形）等。在使外周侧的剖面形状为矩形的情况下，为了获得防脱效果，需要设定为外周侧的圆周方向的宽度尺寸比内周侧的圆周方向的宽度尺寸大。另外，即使在使外周侧的剖面形状为矩形的情况下，在通过其他部分的构成能够获得防脱效果时等，也可以设定为外周侧的圆周方向的宽度尺寸在内周侧的圆周方向的宽度尺寸以下。

根据上述构成，可以获得如下的作用以及效果。

作为压缩机1，冷媒所流经的路径如下。即，从流入口5流入的空调的冷媒走过如下路径：穿过转子铁芯12与定子铁芯17（层积铁芯20或稍部21）之间而到达下部，通过借助于转子8的旋转而形成了压缩力的压缩机机构从排出口6流出。

从规定的永久磁铁13产生并通过规定的稍部21沿轴方向会聚的磁通通过与其稍部21固定的齿22、磁轭23以及其他齿22，返回到其他永久磁铁13。在这样的磁路的构成中，相对于永久磁铁13的轴方向长度hc，层积铁芯20的卷绕线圈19的部分（齿22）的轴方向长度ha变短。因此，与轴方向长度hc与轴方向长度ha相同的以往的构成相比，构成线圈19的铜线的周长变短，线圈19的铜损减少。

但是，在轴方向长度ha比轴方向长度hc短的构成中，会担心从永久磁铁13产生的磁通泄漏。但是，本实施方式中，在齿22的顶端安装有由相对于空间来讲无方向性的压粉铁芯构成的稍部21。而且，稍部21的轴方向长度hb与永久磁铁13的轴方向长度ha相同。因此，从永久磁铁13产生的磁通通过稍部21沿轴方向会聚。因此，从永久磁铁13产生的磁通将不产生大的泄漏地会聚，并流入层积铁芯20侧，与线圈19交链。这样一来，根据本实施方式，与如上所述的以往的构成相比，能够获得线圈19的铜损以及层积铁芯20的铁损减少、即电动机7的损失减少的效果。

将形成于稍部21的凸部24收纳在形成于齿22的凹部25，由此，稍部21以及齿22被固定。即，稍部21以及齿22的边界（接触部分）被形成为稍部21侧凸起。因此，若观察稍部21的轴方向剖面，则是形成从稍部21向齿22的凸状。根据这样的构成，若将稍部21以及齿22的边界与稍部21侧被形成为凹陷的构成相比，则轴方向的剖面面积变大。轴方向的剖面面积变大，由此，在稍部21很难发生磁饱和，作为电动机7的转矩的来源的交链磁通量变多。此外，由于稍部21以及齿22的接触部分的剖面面积变大，所以，借助于粘着面积的扩大或摩擦力的增加，能够获得固定力增强的效果。

此外，根据稍部21侧被形成为凸起的本实施方式的构成，若与稍部21侧被形成为凹陷的构成（以下，称为其他构成）相比，则也能获得如下效果。即，如图5（a）所示，在其他构成中，稍部21的圆周方向中央部的径向尺寸比其他部分小。对此，如图4（a）示，在本实施方式的构成中，稍部21的圆周方向中央部的径向尺寸不比其他部分小。即，与本实施方式的构成相比，其他构成在圆周方向中央部的转子铁芯12至齿22的距离短。由钢板构成的齿22比由压粉铁芯构成的稍部21的磁阻小。因此，在其他构成中，从永久磁铁13介由转子铁芯12所产生的磁通集中流入齿22的圆周方向中央（参照图5（b））。这样一来，若发生磁通的偏离，则电动机7的转矩发生波动，其旋转并不顺畅，进而会导致振动或噪声等的问题的发生。对此，在本实施方式的构成中，从永久磁铁13介由转子铁芯12所产生的磁通遍及齿22的整个圆周方向大致均匀地流入（参照图4（b））。这样一来，在本实施方式的构成中，难于发生磁通的遍离，所以，不会产生起因于上述转矩波动的问题。

可以想到，在上述构成中，容易在接触面产生微小的间隙。但是，根据本实施方式，由于凸部24的轴方向端面露出，所以能够通过金属型直接加压。因此，易于提高密度，抑制间隙的形成。此外，能够通过接触面的扩大来抑制磁阻的增加，并防止交链磁通量降低的情况。为了缓和磁致伸缩，有时在加压成形后实施例如600℃左右的热处理。这样的情况下，凸部24仅微量收缩。此时，根据上述构成，在凹部25，加压时所扩大的部分因弹性变形而返回，由此，能够获得维持接触面的固定力的效果。这样一来，根据本实施方式的构成，能够确保接触部分的切实的固定力并增多交链磁通量，因此，能够切实地获得上述电动机7中的损失减少的效果。

一般地，压粉铁芯比硅钢板的成本（价格）高。因此，根据在定子铁芯17的一部分设置了由压粉铁芯构成的稍部21的上述构成，与通过压粉铁芯构成了所有定子铁芯17的结构相比，能够压低定子铁芯17的制造成本。在通过压粉铁芯构成了所有定子铁芯17的情况中，如在背景技术中所述那样，通过压粉铁芯形成的磁路变长，结果，交链磁通量降低。对此，根据本实施方式的构成，也会抑制上述问题的发生。

在对作为稍部21的压粉铁芯进行加压成形时，将层积铁芯20中的至少齿22的一部分装入此压粉铁芯的成形模具的内部并一体成形，由此，稍部21被固定于齿22。即，对由压粉铁芯成形的稍部21进行成形的工序和将稍部21安装于齿22的工序同时进行。由此，能够获得制造电动机7时的工序被削减，并有助于减少制造成本的效果。

（第二实施方式）

以下，参照图6对第二实施方式加以说明。

相对于图1所示的第一实施方式的电动机7，图6所示的本实施方式的压缩机31所具备的电动机32（相当于永磁电动机）的定子的构成有所不同。相对于电动机7的定子9，电动机32的定子33的不同点在于：取代绕线管18，使用树脂模具34（相当于树脂）来作为用于使树脂定子铁芯17与线圈19之间绝缘的绝缘材料。

本实施方式中，在稍部21已安装于层积铁芯20的齿22的状态（凸部24已被收于凹部25的状态）下，通过树脂模具34将这些齿22以及稍部21一体成形，由此，稍部21被固定于层积铁芯20的齿22的顶端。线圈19介由树脂模具34卷绕于齿22。根据这样的构成，能够获得如下效果：无需将绕线管等的绝缘材料安装于齿22的工序，与此相应地，能够削减制造电动机32时的工时，并有助于制造成本的减少。

（第三实施方式）

以下，参照图7，对第三实施方式加以说明。

图7所示的本实施方式的定子铁芯42是所谓分割铁芯。即，定子铁芯42具有层积铁芯43（相当于铁芯部）以及六个稍部21。与图3等所示的层积铁芯20同样地，层积铁芯43具备六个齿44（相当于凸极部）以及环状的磁轭45（相当于路径部）。六个齿44位于层积铁芯43的内周侧。磁轭45位于层积铁芯43的外周侧，并将各齿44磁性连接。不过，齿44以及磁轭45是可分离的，被彼此独立地（作为独立的个体）构成。

在齿44形成有从其外周面向外周方向延伸的凸部46。凸部46形成与稍部21的凸部24相同的形状。在磁轭45的内周面形成有凹部47。凹部47形成与齿22的凹部25相同的形状。凸部46被收纳并固定于凹部47，由此，形成层积铁芯43。

作为上述构成的定子铁芯42的制造方法，例如可以采用如下的方法。即，首先，分别固定与磁轭45呈分离状态的六个齿44和六个稍部21。此后，被固定的六组齿44以及稍部21被固定于磁轭45，由此，形成定子铁芯42。根据采用了这样的分割铁芯的构成的本实施方式，能够获得使线圈19易于卷绕于齿44等生产效率提高的效果。

此外，根据上述构成，在对作为稍部21的压粉铁芯进行加压成形时，仅将齿44的一部分或全部装入此压粉铁芯的成形模具的内部并一体成形、将稍部21固定于齿44的操作变得容易。由此，不会对层积铁芯43中的至少磁轭45施加对压粉铁芯进行成形时的压力，也不会产生与此相伴的变形等的问题。

（其他实施方式）

以上，对本发明的几个实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例子公开的，其意图并不在于限定发明的范围。这些新颖的实施方式可以通过其他各种形态加以实施，在不脱离发明的主旨的范围内，可以进行各种省略、置换、变更。

本发明能够适用于所有使用了永久磁铁的径向间隙电动机。因此，作为电动机，并不限于内齿轮型（内转型），也可以是外齿轮型（外转型）。此外，作为电动机的用途，并不限于空调的压缩机用，例如，也可以作为冰箱的压缩机用或洗衣机的驱动用等。

在稍部21中，也可以是在比齿22更向轴方向（旋转轴方向）凸出的部分存在凸部24的构成（凸部24存在至端部的构成）。根据这样的构成，存在如下优点。即，在凸部24不存在至上述各实施方式中所说明的端部的构成的情况下，当在模具内对压粉施加压力使其变硬时，虽然能够对凸部24施加足够的压力，但很难对顶端部（面对永久磁铁13的部分＝内周部）施加足够的压力，因此，难于进行这些压力的调整。即，在凸部24不存在至端部的构成的情况下，当在模具内对压粉施加压力使其变硬时，存在不能顺利地施加压力等的缺点。对此，在以凸部24存在至端部的方式进行了变更的构成中，上述缺点不存在。不过，在凸部24存在至端部的构成的情况下，存在于比齿22更向轴方向凸出的部分的凸部24可能成为阻碍卷绕线圈19的作业的原因。此外，该情况下，对于凸部24所存在的部分，线圈19被卷绕至此凸部24的两端，因此，产生的问题是：与此相应地，构成线圈19的铜线的周长变长等。

也可以使稍部21的轴方向的至少一方的端部比齿22的轴方向的端部更向轴方向凸出，并将稍部21安装于齿22的顶端。

也可以是如下构成：在稍部21形成多个凸部，并在齿22、44形成多个凹部，各凸部分别被收纳固定于各凹部，由此，稍部21被安装于齿22、44的顶端。

稍部21的轴方向长度hb并不是必须设定为与永久磁铁13的轴方向长度hc相同。例如，也可以将轴方向长度hb设定为比轴方向长度hc稍长（hb＞hc）。该情况下，能够更多引入（会聚）来自永久磁铁13的端部的磁通。此外，例如也可以将轴方向长度hb设定为比轴方向长度hc稍短（hb＜hc）。该情况下，通过压粉铁芯形成的稍部21变小，与此对应地，能够压低定子铁芯17的制造成本。

这些实施方式或其变形包含于发明的范围或要旨，并包含于权利要求书中所记载的发明及其等同的范围内。

Claims (8)

1.一种永磁电动机，具备以下构成要素：

定子，具有定子铁芯和卷绕于上述定子铁芯的线圈，上述定子铁芯由软磁体形成，并具备铁芯部以及由压粉铁芯构成的稍部；以及

转子，具有永久磁铁，

在上述铁芯部中，个体绝缘的钢板沿旋转轴方向被层积固定，该铁芯部具备环状的路径部以及多个凸极部，

上述稍部安装于上述凸极部的顶端，是其旋转轴方向上的至少一方的端部比上述凸极部的旋转轴方向上的端部更向旋转轴方向凸出的形状，并具有沿径向延伸的一个或多个凸部，

上述凸极部通过上述路径部被磁性连接，并从上述路径部沿径向延伸，

在上述凸极部的顶端侧的面上形成有能够收纳上述稍部的凸部的凹部，

上述稍部的凸部被收纳于上述凸极部的凹部，由此上述稍部被安装于上述铁芯部。

2.根据权利要求1所述的永磁电动机，其中

在对作为上述稍部的压粉铁芯进行成形时，将上述铁芯部中的至少上述凸极部的顶端侧的一部分放入该成形模具内并一体成形，由此上述凸部被收纳于上述凹部。

3.根据权利要求1所述的永磁电动机，其中，

上述定子铁芯中，上述凸极部以及上述稍部通过用于与上述线圈之间绝缘的树脂被一体成形。

4.根据权利要求2所述的永磁电动机，其中，

上述定子铁芯中，上述凸极部以及上述稍部通过用于与上述线圈之间绝缘的树脂被一体成形。

5.根据权利要求1所述的永磁电动机，其中

上述路径部以及上述凸极部是独立构成的。

6.根据权利要求2所述的永磁电动机，其中，

上述路径部以及上述凸极部是独立构成的。

7.根据权利要求3所述的永磁电动机，其中，

上述路径部以及上述凸极部是独立构成的。

8.根据权利要求4所述的永磁电动机，其中，

上述路径部以及上述凸极部是独立构成的。

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